三章 水环境化学1.ppt
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1、杨桔材 13734813450 yangjc_ 第三章 水环境化学 第一节 天然水的基本特征及污染物的存在形态 水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在 形态、反应机制、迁移、转化、归趋的规律与化 学行为及其对生态环境的影响。 一. 天然水的基本特征 1天然水的组成 可溶性物质 胶体 悬浮物 水生生物 指直径小于1nm的颗粒 指颗粒直径在1-100nm之间的微粒 指颗粒粒径在100nm以上 (1)天然水中的主要离子组成 自氧生物、异氧生物 阳离子:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、 阴离子:HCO3、Cl、SO42、 NO3 K+、Na+:钠盐和钾盐直接溶于水中所致。 Ca2+、Mg2+:含
2、有CO2的水流经石灰石和白云石,并与它们 发生反应,生成溶解度很大的重碳酸盐。 HCO3:同上。 Cl:水流经地层时溶解氯化物所致。 陆地水:HCO3 SO42 Cl; Ca2+ Na+ Mg2+ 次要离子:Fe2+、CO32、HSiO3、NO2、 HPO42、H2PO4、PO43 SO42:地层中石膏溶于水形成。 NO3:同化、氨化、硝化等 i 来源 总含盐量(Total Dissolved SolidsTDS),也称总矿化度: 水中所含各种溶解性矿物盐类的总量称为水的总含盐量。 ii 表示方法 总含盐量阳离子+阴离子 iii 测定 重量法 这部分逸失的量约等于原有HCO3含量的一半, (C
3、O2+H2O) 2HCO3=(44+18) 2610.5 电导率法 (2)溶解气体 主要是O2、CO2、N2,其次还有H2S、SO2、NH3等 在一定的温度和压强下,一种气体在液体里的溶解度与该气 体的平衡压强成正比。 注意,亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应, 如: 即溶解于水中的实际气体量,可以高于亨利定律表示的量。 克劳修斯克拉佩龙(Clausius-Clapeyron)方程式: iii 溶解度与温度的关系 ii 溶解度 i 溶解气体的种类 iv 计算例题 1在一个标准大气压下,25时氧在水中的溶解度。(已知 氧在干燥空气中的含量为20.95%) 首先计算氧气的分压解: 水在
4、25时的蒸汽压为0.03167105Pa 则干燥空气的分压为 氧气的分压为 0 时的含量14.74mg/L 20 时为9.227mg/L 关键是对水蒸汽的分压进行校正 O2在水中的亨利常数为 1.26108mol/LPa 2在一个标准大气压下,25时CO2在水中的溶解度。已知 CO2在干空气中的含量为0.0314%(体积)。 解:首先计算CO2的分压 (3)水生生物 自养生物:利用太阳能或化学能量,把简单、无生命的无机 物元素引进至复杂的生命分子中即组成生命体。如藻类。 异养生物:利用自养生物产生的有机物作为能源及合成它自 身生命的原始物质。 生化需氧量(BOD):在有氧的条件下,水中可分解的
5、有机 物由于好氧微生物(主要是好氧细菌)的作用被氧化分解而无 机化,这个过程需要的氧量叫做生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)。 化学需氧量(COD):在一定严格的条件下,水中各种有机 物质与外加的强氧化剂(如K2Cr2O3, KMnO4)作用时所消耗 的氧化剂量。(Chemical Oxygen Demand)。 2天然水的性质 (1)碳酸平衡 在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3、CO32等四种化合态, 常把CO2和H2CO3合并为H2CO3*,实际上H2CO3极低,主要是 溶解气体CO2。因此,水中H2CO3*HCO3CO32体系可用 下面的反
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